Pemodelan Hidrodinamika 2D untuk Pemetaan Bahaya dan Upaya Mitigasi Banjir di DAS Ampal, Kota Balikpapan

Muhding, Noor Zaqiyah Muhding (2026) Pemodelan Hidrodinamika 2D untuk Pemetaan Bahaya dan Upaya Mitigasi Banjir di DAS Ampal, Kota Balikpapan. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6012241031-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (30MB) | Request a copy

Abstract

Data kebencanaan nasional menunjukkan bahwa banjir menjadi bencana dominan di Indonesia pada tahun 2024, dengan kontribusi 41% dari total kejadian bencana nasional serta menimbulkan dampak signifikan terhadap masyarakat, infrastruktur, dan perekonomian. Kondisi serupa terjadi di Kota Balikpapan sebagai penyangga Ibu Kota Nusantara (IKN), terutama di Daerah Aliran Sungai (DAS) Ampal yang memiliki titik genangan terbanyak. Curah hujan ekstrem, alih fungsi kawasan resapan menjadi area terbangun, serta sistem drainase yang belum optimal memperbesar limpasan permukaan dan menurunkan kapasitas aliran. Banjir 7 Maret 2025 dengan ketinggian 60–140 cm yang berdampak pada 1.950 jiwa menjadi bukti nyata tingginya bahaya banjir di kawasan ini. Belum optimalnya penerapan masterplan pengendalian banjir dan minimnya pemanfaatan teknologi pemodelan memperburuk kondisi ini. Oleh karena itu, diperlukan upaya pengelolaan banjir yang lebih terarah melalui pemodelan hidrodinamika dua dimensi (2D) untuk memetakan sebaran genangan secara presisi dan menyusun skenario mitigasi yang sesuai dengan kondisi fisik wilayah. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan curah hujan rencana berbagai periode ulang, memodelkan hidrodinamika aliran 2D pada kondisi eksisting, serta mengevaluasi efektivitas skenario penanganan banjir melalui penerapan bendali di baik eksisting, rencana, evaluasi dan gabungan DAS Ampal. Analisis hidrologi dilakukan menggunakan data curah hujan harian maksimum selama 35 tahun dari Stasiun Meteorologi Sepinggan dengan distribusi Log Pearson Tipe III sebagai distribusi terbaik. Pemodelan hidraulika aliran dilakukan menggunakan HEC-RAS 2D dengan skema unsteady flow, menggunakan metode rain on grid dan flow hydrograph hasil pemodelan HEC-HMS, serta dikalibrasi terhadap kejadian banjir tanggal 7 Maret 2025. Evaluasi dilakukan melalui skenario analisis yang mengombinasikan lima kondisi model, yaitu Eksisting 2025 (A), Eksisting 2018 (B), Bendali Rencana (C), Bendali Evaluasi (D), dan Bendali Gabungan (E), pada empat kondisi kejadian: banjir 7 Maret 2025 (0) serta kala ulang 2 tahun (1), 5 tahun (2), dan 10 tahun (3), sehingga terbentuk skenario A0–A3, B0–B3, C0–C3, D0–D3, dan E0–E3 untuk membandingkan perubahan kedalaman dan sebaran genangan pada setiap alternatif penanganan. Hasil kalibrasi menunjukkan nilai Root Mean Square Error (RMSE) sebesar 0,082 dan Nash–Sutcliffe Efficiency (NSE) sebesar 0,865, sehingga model dinilai baik dan andal. Pemetaan bahaya banjir mengacu pada Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 12/PRT/M/2014 berdasarkan kedalaman genangan, yaitu aman (<0,10 m), rendah (0,10–<0,20 m), sedang (0,20–<0,30 m), tinggi (0,30–<0,50 m), dan sangat tinggi (>0,50 m). Hasil pemodelan HEC-RAS 2D menunjukkan genangan terkonsentrasi di sepanjang alur sungai utama dan dataran banjir bertopografi rendah yang didominasi permukiman serta jaringan transportasi, dengan luasan dan kedalaman genangan meningkat seiring bertambahnya periode ulang hujan. Pola tersebut sejalan dengan perubahan tutupan lahan 2018–2025 yang mengurangi area resapan dan meningkatkan area terbangun, sehingga memperbesar limpasan permukaan dan potensi genangan pada kelas tinggi–sangat tinggi. Hasil pemodelan skenario penanganan banjir menunjukkan penurunan luasan genangan kelas sangat tinggi (>0,50 m) pada seluruh skenario, dengan reduksi untuk tiap skenario B–E sebagai berikut: kejadian 7 Maret 2025 sebesar 30,2% (B0), 13,6% (C0), 11,6% (D0), dan 27,2% (E0); kala ulang 2 tahun sebesar 36,9% (B1), 21,7% (C1), 20,0% (D1), dan 34,2% (E1); kala ulang 5 tahun sebesar 26,0% (B2), 20,2% (C2), 17,4% (D2), dan 30,6% (E2); serta kala ulang 10 tahun sebesar 26,3% (B3), 23,1% (C3), 12,8% (D3), dan 29,4% (E3). Dengan demikian, upaya mitigasi banjir melalui penerapan bendali terbukti mampu menggeser distribusi genangan dari kelas bahaya sangat tinggi menuju kelas bahaya yang lebih rendah dan aman, dengan skenario bendali gabungan sebagai alternatif paling optimal karena mampu menghasilkan reduksi maksimum sebesar 34,2% (E1) pada kelas bahaya sangat tinggi. Penelitian ini menegaskan bahwa pemodelan hidrodinamika 2D efektif untuk pemetaan bahaya banjir dan evaluasi skenario mitigasi, sehingga dapat menjadi dasar perencanaan pengendalian banjir yang lebih terarah dan berkelanjutan di DAS Ampal.
=======================================================================================================================================
National disaster data indicate that floods were the dominant disaster in Indonesia in 2024, contributing 41% of total national disaster events and causing significant impacts on communities, infrastructure, and the economy. A similar condition occurs in Balikpapan City as a supporting area for the National Capital City, particularly in the Ampal Watershed, which has the highest number of inundation points. Extreme rainfall, land-use conversion from infiltration areas to built-up areas, and suboptimal drainage systems increase surface runoff and reduce flow capacity. The March 7, 2025, flood event, with inundation depths of 60–140 cm affecting 1,950 people, provides clear evidence of the high flood hazard in this area. The limited implementation of the flood-control masterplan and the minimal use of modeling technology further intensify these conditions. Therefore, two-dimensional (2D) hydrodynamic modeling is required for more targeted flood management to precisely map inundation distribution and to develop mitigation scenarios consistent with local physical conditions. This study aims to determine the design rainfall for multiple return periods, model 2D flow hydrodynamics under existing conditions, and evaluate the effectiveness of flood mitigation scenarios through the implementation of flood control dams under existing, planned, evaluated, and combined conditions in the Ampal watershed. The hydrological analysis used 35 years of annual maximum daily rainfall data from the Sepinggan Meteorological Station, with the log-Pearson type III distribution identified as the best-fitting distribution. Hydraulic modeling was conducted using HEC-RAS 2D with an unsteady flow scheme, applying the rain-on-grid method and flow hydrographs generated from HEC-HMS modeling, and was calibrated against the March 7, 2025 flood event. Scenario evaluation combined five model conditions: existing 2025 (A), existing 2018 (B), planned flood control dam (C), evaluated flood control dam (D), and combined flood control dam (E) under four event conditions: the March 7, 2025 flood (0) and 2-year (1), 5-year (2), and 10-year (3) return periods, resulting in scenarios A0–A3, B0–B3, C0–C3, D0–D3, and E0–E3 to compare changes in inundation depth and spatial distribution across mitigation alternatives. The calibration results yielded a root mean square error of 0.082 and a Nash–Sutcliffe efficiency of 0.865, indicating good and reliable model performance. Flood hazard mapping followed Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 12/PRT/M/2014 based on inundation depth: safe (<0.10 m), low (0.10–<0.20 m), moderate (0.20–<0.30 m), high (0.30–<0.50 m), and very high (>0.50 m). The HEC-RAS 2D results show that inundation is concentrated along the main river channel and low-lying floodplain areas dominated by settlements and transportation networks, with inundation extent and depth increasing with longer rainfall return periods. This pattern is consistent with land-cover changes during 2018–2025, which reduced infiltration areas and increased built-up land, thereby increasing surface runoff and the potential for high to very high inundation classes. Scenario modeling shows reductions in the very high inundation class (>0.50 m) across all scenarios, with reductions for scenarios B–E as follows: 30.2% (B0), 13.6% (C0), 11.6% (D0), and 27.2% (E0) for March 7, 2025; 36.9% (B1), 21.7% (C1), 20.0% (D1), and 34.2% (E1) for the 2-year return period; 26.0% (B2), 20.2% (C2), 17.4% (D2), and 30.6% (E2) for the 5-year return period; and 26.3% (B3), 23.1% (C3), 12.8% (D3), and 29.4% (E3) for the 10-year return period. These results indicate that flood mitigation using flood control dams shifts inundation from the very high hazard class toward lower and safer hazard classes. The combined flood control dam scenario is the most optimal alternative because it achieves the maximum reduction of 34.2% (E1) in the very high hazard class. This study confirms that 2D hydrodynamic modeling is effective for flood hazard mapping and mitigation scenario evaluation and can serve as a basis for more targeted and sustainable flood control planning in the Ampal watershed.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Banjir, DAS Ampal, HEC-RAS 2D, Mitigasi Banjir, Peta Bahaya Banjir, Ampal Watershed, Flood, Flood Hazard Map, Flood Mitigation, HEC-RAS 2D.
Subjects:	T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC424 Water levels T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC530 Flood control
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Civil Engineering > 22101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Noor Zaqiyah Muhding
Date Deposited:	29 Jan 2026 03:01
Last Modified:	29 Jan 2026 03:01
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/130874

Actions (login required)

View Item